慣性導(dǎo)航系統(tǒng)動基座傳遞對準(zhǔn)誤差分析及對準(zhǔn)方法研究.pdf

1、由于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)具有完全自主性、隱蔽性的突出優(yōu)點,是現(xiàn)代綜合導(dǎo)航系統(tǒng)中的不可或缺的關(guān)鍵導(dǎo)航系統(tǒng)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的初始對準(zhǔn)是其建立導(dǎo)航能力的基礎(chǔ)。在動基座條件下,慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)一般采取引入外部高精度導(dǎo)航系統(tǒng)信息的傳遞對準(zhǔn)方式。傳遞對準(zhǔn)過程中由于各種誤差因素影響,粗對準(zhǔn)過程中子慣導(dǎo)建立的姿態(tài)陣存在較大誤差。如采用傳統(tǒng)“速度+姿態(tài)”參數(shù)匹配方法,在精對準(zhǔn)過程中,由于艦船不能在水平方向產(chǎn)生大的加速度,航向?qū)?zhǔn)時間較長,對準(zhǔn)精度較差。同時,由

2、于艦船長周期(頻率小于0.1 Hz)運動難以分解,艦船撓曲變形量難以確定等因素的影響,在艦船平臺的傳遞對準(zhǔn)是慣性導(dǎo)航技術(shù)中的熱點問題。
　　本文對艦船平臺上的動基座傳遞對準(zhǔn)技術(shù)進行了研究,首先建立了地球基本幾何模型,確定了慣性導(dǎo)航的基礎(chǔ)參數(shù)、坐標(biāo)關(guān)系和基本方程。分析了傳遞對準(zhǔn)過程中子慣導(dǎo)慣性測量單元(IMU)誤差、對準(zhǔn)初始信息誤差和計算誤差三類誤差因素,建立了誤差模型,利用Matlab/Simulink仿真研究分析桿臂誤差給傳遞對

3、準(zhǔn)帶來的影響。通過仿真分析可知:1)在桿臂誤差較大時,無法完成傳遞對準(zhǔn);2)對準(zhǔn)精度與桿臂誤差密切相關(guān),桿臂誤差越小,對準(zhǔn)精度越高3)桿臂誤差小于0.1m時,桿臂誤差給傳遞對準(zhǔn)精度造成的影響下降到一個較低水平,基本可以滿足動基座傳遞對準(zhǔn)的要求。
　　本文建立了動基座傳遞對準(zhǔn)誤差方程,并使用“速度+姿態(tài)”以及“方位角+速度”參數(shù)匹配方法建立動基座對準(zhǔn)狀態(tài)方程和Kalman濾波器量測。本文提出了引入方位角的傳遞對準(zhǔn)方法,分別在粗對準(zhǔn)結(jié)

4、果中和精對準(zhǔn)過程中引入方位角信息。通過在典型海況條件下的對準(zhǔn)仿真可知:在粗對準(zhǔn)結(jié)果中引入小于1°的方位角信息,以及在精對準(zhǔn)過程中引入等效常值零偏為0.5°,隨機游走系數(shù)為0.1(°)? s的方位角信息均可以完成在艦船平臺的傳遞對準(zhǔn),驗證了上述兩種方法的可行性,確定了引入方位角的精度要求。
　　本文建立的動基座傳遞對準(zhǔn)誤差模型簡潔、實用,較為準(zhǔn)確的反映了各類誤差因素。本文提出的引入方位角的動基座傳遞對準(zhǔn)方法,可為艦船平臺上的傳遞對準(zhǔn)